一种微合金钢及其制作方法技术

本发明专利技术涉及钢制作技术领域，具体为一种微合金钢及其制作方法。该微合金钢，化学元素的质量百分比为：C：0.56～0.64％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.50～0.70％、P：≤0.030％、S：0.035～0.055％、Al：0.002～0.015％、Cr：0.15～0.30％、Zr：0.03～0.05％、Re：0.025～0.045％、V：0.26～0.34％、N：0.0260～0.0340％，其余量为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术钢屈服强度≥880MPa，抗拉强度≥1120MPa，延伸率≥10％，屈强比≥0.78，硫化物长宽比≤8的高强度、易裂解和易切削加工的微合金钢满足汽车轻量化及蓬勃发展的连杆裂解工艺要求。车轻量化及蓬勃发展的连杆裂解工艺要求。

【技术实现步骤摘要】
一种微合金钢及其制作方法


[0001]本专利技术涉及钢制作
，具体为一种微合金钢及其制作方法。

技术介绍

[0002]连杆作为汽车发动机的重要零部件，在工作过程中承受着很高的周期性 冲击力、惯性力和弯曲力。连杆材料的品质和制造工艺直接影响到发动机的 性能和可靠性，这就要求连杆应具有高的强度、韧性和耐疲劳性能，以及很 高的重量精度。连杆裂解加工技术作为一项制造新工艺，于二十世纪九十年 代在汽车工业发达国家发展起来，并逐渐应用于大规模生产领域，以新颖的 构思从根本上改变了传统连杆加工方法。和传统的连杆加工技术相比，发动 机连杆裂解加工技术具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性，其加工工序 少、节约精加工设备、节材节能、生产成本低。
[0003]满足裂解工艺的连杆材料应当具备：(1)较高的强度：高强度有利于发 动机连杆重量的减轻和疲劳性能的提高，同时可以减少调质工艺，节约成本 和能耗；(2)塑性变形小：高的塑性变形易使连杆在裂解加工过程中头、盖 产生变形，影响连杆装配精度，也对降低发动机噪音不利；(3)合适的脆性： 脆性过高对连杆的疲劳寿命有一定的影响，而脆性过低易使裂解连杆的裂解 断面出现塑性状况，不利于连杆装配过程中断面的啮合；(4)切削加工性能 好：较好的切削加工性能有利于提高刀具寿命，改善连杆表面质量，节约加 工成本。
[0004]目前用于连杆胀断加工的材料主要有C70S6锻钢。C70S6锻钢是20世 纪70年代德国开发的胀断连杆材料,当时有19种发动机连杆采用,到目前 为止有60多种不同的发动机采用。C70S6锻钢是一种高碳、低锰钢，具有优 良的裂解性能，但经大量的生产实际发现，C70S6的可加工性能较差，刀具 磨损较快。
[0005]中国专利文献CN 101892424 B公开了一种胀断连杆用非调质钢，其化学 成分重量％为：C0.35～0.55％，Si0.40～0.80％，Mn0.80～1.50％，P0.04～0.15％， S0.03～0.10％，Cr0.10～0.50％，V0.05～0.25％，B0.0005～0.006％，Ti0.01～ 0.10％，Al0.005～0.05％，N0.005～0.020％，RE0.005～0.04％，其余为Fe和 其它不可避免的杂质。该钢含有较高P、B，易在冶炼和轧制过程中在材料表 面产生裂纹，同时，强度不能满足高功率发动机的需求。
[0006]中国专利文献CN 107201483 A公开了一种适用于连杆的高强度非调质钢 材料，元素质量百分比为：C0.42～0.50％，Si0.40～0.70％，Mn0.90～1.20， P≤0.020％，S0.045～0.075，Cr≤0.20％，V0.10～0.20，N0.010～0.020，Ni ≤0.2％，Mo≤0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢屈强比较低，不能 满足连杆胀断变形量的要求。
[0007]中国专利文献CN 106939391 A公开了一种Ca微合金化易切削高强度胀 断连杆用钢及制造方法，该钢的化学成分按质量百分比为：C0.25～0.60％， Si0.10～1.20％，Mn0.40～1.50％，Cr0.05～0.50％，S0.02～0.15％，P0.02～ 0.15％，V0.03～0.55％，Ca0.0005～0.0080，N0.002～0.035％，Al0.002～0.080％， Ti≤0.02％，其余为Fe及不可
避免的杂质元素。该钢中含有较高的S和Ca， 冶炼过程中易形成CaS，在浇注过程中在水口附集，造成水口结瘤，同时，该 钢种屈服强度为550～650MPa，抗拉强度为800～950MPa，不能满足高强度的 需求。

技术实现思路

[0008](一)解决的技术问题
[0009]本专利技术在于克服传统裂解连杆强度低、裂解性能和切削加工性能不佳的 缺陷，采用微合金化的方法，通过控轧控冷工艺，获得一种高强度、高屈强 比和切削加工性能优良的裂解连杆用钢，满足市场汽车连杆用钢的需求。
[0010](二)技术方案
[0011]本专利技术从提高钢强度、屈强比和切削加工性能机理出发，通过设计微合 金钢的化学成分，加工工艺以获得高强度、高屈强比和切削加工性能优良的 裂解连杆用钢的目的。
[0012]为了实现本专利技术的目的，本专利技术的具体技术方案包括：
[0013]本专利技术微合金钢，其化学元素的质量百分比为：C：0.56～0.64％、Si： 0.20～0.30％、Mn：0.50～0.70％、P：≤0.030％、S：0.035～0.055％、Al： 0.002～0.015％、Cr：0.15～0.30％、Zr：0.03～0.05％、Re：0.025～0.045％、 V：0.26～0.34％、N：0.0260～0.0340％，其余量为铁和不可避免的夹杂。
[0014]本专利技术合金钢的制作方法，步骤如下：
[0015](1)按照微合金钢成分要求计算所需废钢原料、脱氧剂以及各种合金的 重量并称重取料，然后装入真空感应炉中(钒氮合金除外)进行感应加热并 进行抽真空，使真空感应炉真空室的真空度保持在0.05～0.1Pa，当真空感应 炉中微合金钢温度达到1550～1580℃时，停止感应加热继续抽真空8～15min， 然后打开真空室，根据前述计算的钒氮合金加入量加入钒氮合金，继续感应 加热3～5min后完成微合金钢的冶炼，最后浇注成钢锭；
[0016](2)将浇注的微合金钢锭放入加热炉中进行加热，加热升温速度为10～ 14℃/min，加热到700～850℃后，升温速度提升为15～20℃/min，加热到 1150～1200℃后进行保温，保温时间60～100min，确保钢锭内外温度均匀， 温差≤20℃。将温度均匀的钢锭进行表面氧化铁皮除鳞，然后轧制为圆钢， 开轧温度为1080～1150℃，终轧温度800～850℃，轧后进入缓冷坑缓冷，缓 冷时间48h。
[0017]经过上述方案可以获得屈服强度≥880MPa，抗拉强度≥1120MPa，延伸率 ≥10％，屈强比≥0.78，硫化物长宽比≤8的高强度、易裂解和易切削加工的 微合金钢。
[0018]本专利技术中主要元素和工艺的作用及机理：
[0019]C：钢中的碳含量是影响最终组织的主要因素，过低的碳，钢中的珠光体 组织比例较少，铁素体组织比例较多，不能满足钢的高强度需求；但钢中过 高的碳含量会恶化钢的切削加工性能，因此，碳含量设计为0.56～0.64％， 可以保证珠光体组织比例≥85％。
[0020]Si：Si在钢中不形成碳化物，能固溶于铁素体中显著提高钢的强度和硬 度，但过高的Si会恶化钢的韧性和热成型性能，降低疲劳性能；因此，设计 的钢中Si含量为0.20～0.30％。
[0021]Mn：Mn在钢中主要以固溶的形式存在，具有较强的固溶强化作用，能有 效地提高钢的强度。同时，钢中的Mn与S形成MnS能改善钢的切削加工性能； 但过高的Mn易促进钢中
贝氏体的形成，因此，钢中Mn含量为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微合金钢，其特征在于，其化学元素的质量百分比为：C：0.56～0.64％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.50～0.70％、P：≤0.030％、S：0.035～0.055％、Al：0.002～0.015％、Cr：0.15～0.30％、Zr：0.03～0.05％、Re：0.025～0.045％、V：0.26～0.34％、N：0.0260～0.0340％，其余量为铁和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述微合金钢的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)按照所需废钢原料、脱氧剂以及各种合金的重量并称重取料，然后装入真空感应炉中进行感应加热并进行抽真空，使真空感应炉真空室的真空度保持在0.05～0.1Pa...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贤忠，张帆，丁立权，任安超，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：